CN103001006A - 一种带有寄生天线的宽频手机天线及手机 - Google Patents

一种带有寄生天线的宽频手机天线及手机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有寄生天线的宽频手机天线及手机，所述手机天线包括：主天线及其匹配电路，与所述主天线及其匹配电路连接的第一天线开关，所述第一天线开关用于进行所述主天线的频段切换，还包括一寄生天线、至少两个第二匹配电路，以及与所述寄生天线、及所述第二匹配电路连接的第二天线开关；所述寄生天线设置在所述主天线的一侧，所述第二天线开关由手机基带芯片控制，用于使所述寄生天线在所述第二匹配电路之间切换。本发明通过改变寄生天线的负载特性，利用其与主天线的耦合达到影响所述主天线谐振频率，使手机天线满足不同工作频段需求的目的，拓展了手机天线的工作带宽；同时还使手机天线的性得到了明显改善。

Description

一种带有寄生天线的宽频手机天线及手机
技术领域
本发明涉及移动终端领域，尤其涉及的是一带有寄生天线的宽频手机天线及手机。
背景技术
目前，移动网络已经从3G开始向LTE(Long Term Evolution,长期演进)方向发展，同时传统的2G和3G仍未退出使用，因此要求现有的LTE手机能够同时覆盖2G/3G/4G多个频段，对应的要求手机天线带宽非常宽，但由于手机主板尺寸有限，使得手机天线的可用空间也受到限制，传统手机天线无法满足根据需要调整覆盖到不同的频段，尤其难以实现低频超带宽覆盖。如图1所示，传统手机射频前端的天线部分包含主天线及其匹配电路，通过主天线开关控制主天线在不同频段之间的切换，所述主天线开关的逻辑一般由射频硬件工程师和射频软件工程师一起设定。
为了使手机天线能够覆盖更宽的频率范围，相关研究者提出在传统手机天线基础上引入寄生天线的技术，但在实验中发现即使实现了频段覆盖的要求，却很难满足天线性能要求，特别是在覆盖700M（LTE Band12、B17等）~960MHz（GSM900，WCDMA Band8）的低频超带宽时，天线性能难以达到要求。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一带有可变寄生天线的宽频手机天线及手机，解决了现有手机无法满足低频超带宽覆盖的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种带寄生天线的宽频手机天线，包括主天线及其匹配电路，以及与所述主天线及其匹配电路连接的第一天线开关，所述第一天线开关还与手机基带芯片和手机主板连接，用于进行所述主天线的频段切换，其中，还包括一寄生天线、至少两个第二匹配电路，以及与所述寄生天线、及所述第二匹配电路连接的第二天线开关，所述第二天线开关还与手机基带芯片连接；其中，
所述寄生天线设置在所述主天线的一侧，用于通过其与所述主天线的耦合改变主天线的谐振频率；
所述第二天线开关由手机基带芯片控制，与所述第一天线开关工作在相同频段，用于使所述寄生天线在所述第二匹配电路之间切换；
所述第一天线开关为主天线开关，所述第二天线开关为寄生天线开关。
所述的带寄生天线的宽频手机天线，其中，所述第二匹配电路的一端接地。
所述的带寄生天线的宽频手机天线，其中，所述第二天线开关的掷数大于等于所述第二匹配电路的数量。
所述的带寄生天线的宽频手机天线，其中，所述寄生天线设置在主天线支架上，与主天线共用支架。
所述的带寄生天线的宽频手机天线，其中，所述寄生天线以印刷的方式设置在手机主PCB板上。
所述的带寄生天线的宽频手机天线，其中，所述寄生天线可为FPC天线、金属冲压天线、或激光直接成型天线。
所述的带寄生天线的宽频手机天线，其中，所述第二天线开关设置在手机主板的射频电路上。
所述的带寄生天线的宽频手机天线，其中，包含两个所述第二匹配电路。
一种宽频手机，其中，采用所述的带寄生天线的宽频手机天线。
本发明所提供的一带有寄生天线的宽频手机天线及手机，在不改变原有手机主天线的基础上，增设了一寄生天线，通过寄生天线开关使所述寄生天线与不同的匹配电路相连以使其具有不同的负载特性，在此基础上利用所述寄生天线与主天线的耦合改变影响所述主天线谐振频率，使主天线能够工作在不同状态，通过本发明使手机天线覆盖不同工作频段，拓展了手机天线的工作带宽；同时，还使手机天线的性得到了明显改善；并且其设计简单，实现成本较低，非常适合在整合了LTE、3G、2G的宽频手机中推广应用。
附图说明
图1是一种传统手机天线的示意图。
图2是本发明一种带寄生天线的宽频手机天线的实施例的结构示意图。
图3是本发明一种带寄生天线的宽频手机天线的实施例的具体连接示意图。
图4是本发明实施例的一种带寄生天线的宽频手机天线的性能指标图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种带寄生天线的宽频手机天线的实施例，请参见图2，图2是本发明一种带寄生天线的宽频手机天线的实施例的结构示意图，所述手机天线包括：主天线及其匹配电路101，本实施例中将主天线的匹配电路记为第一匹配电路，以及与所述主天线及其匹配电路连接的第一天线开关103，所述第一天线开关还与手机基带芯片300和手机主板400连接，用于进行所述主天线的频段切换，此外，还包括一寄生天线201和至少两个第二匹配电路202，以及与所述寄生天线201、所述第二匹配电路202连接的第二天线开关203，所述第二天线开关203还与手机基带芯片300连接。
其中，所述寄生天线201设置在所述主天线的一侧，靠近所述主天线的位置，用于通过其与所述主天线的耦合改变主天线的谐振频率；所述第二天线开关203用于使所述寄生天线201在所述第二匹配电路202之间切换。所述第一天线开关103为主天线开关，所述第二天线开关203为寄生天线开关。
进一步的，所述第二天线开关102由手机基带芯片300控制，且与所述第一天线开关103工作在相同频段。比如通过事先设定的逻辑，主天线开关选择工作在GSM900频段，那么所述第二天线开关进行工作频段的选择时也必须选择工作在GSM900频段；另外，所述第二天线开关的逻辑设定取决于与其连接的第二匹配电路以及整个天线调试的结果。
并且，每个所述第二匹配电路202的一端接地，通过所述第二天线开关使所述寄生天线连接到不同的所述第二匹配电路，以使其具有不同的负载特性，进而使所述寄生天线与所述主天线的耦合发生对应的改变，达到影响所述主天线的谐振频率，实现对不同频带的覆盖的效果。
较佳的，所述第二开关的掷数需大于等于所述第二匹配电路的数量。
下面详细说明本发明所述带寄生天线的宽频手机天线在手机中的连接情况，请参见图3，一般现有手机天线设置在手机主板1端部的有限空间内，其包括天线馈电和对应的匹配电路3（即所述第一匹配电路），主板1的射频电路上对应设置有主天线开关4（即所述第一天线开关），有些还包括天线接地2。在此基础上，本发明增加了寄生天线11分支、寄生天线开关10（即所述第二天线开关）、两个所述第二匹配电路，本实施例中即匹配一8和匹配二9，以及与所述匹配一和匹配二对应的两个接地6。本实施例中，所述寄生天线靠近所述主天线设置，且根据设计需要可选用FPC，Metal Stamping（金属冲压），或LDS（激光直接成型）做在主天线支架上，与所述主天线共用支架，以便于调试；也可以印刷的方式做在手机主PCB板上，以节约成本。较佳的，所述第二天线开关可设置在手机主板的射频电路上，用于使所述寄生天线在所述匹配一8和匹配二9之间切换。其中，所述第二匹配电路的数量根据需要还可以增加（比如还可增加匹配三、匹配四等），以使所述寄生天线具有更多的负载特性，进而使主天线有更多的谐振特性。本实施例从设计考虑，采用两路所述第二匹配电路最简单，且能满足现有的绝大多数手机天线设计的需求。
传统手机天线由于手机主板尺寸、手机天线可用空间等原因难以实现低频超带宽覆盖，一般带宽覆盖从824M~960M（GSM850、GSM900，WCDMA Band V、VIII）已经是极限，再要使带宽向低频移至700MHz，则会影响天线的工作性能。本发明通过寄生天线开关10使寄生天线11连接到不同的第二匹配电路（匹配一8或者匹配二9），通过改变寄生天线11的负载特性，进而使其与主天线5的耦合发生变化，以此达到改变主天线的谐振特性的目的。
下面以某一具体手机项目为实例，其频段配置为：
LTE: Band2/4/5/17；WCDMA: Band 1/2/5；GSM: GSM850,900,1800,1900
主天线所占的空间尺寸为：50mm*9.8mm*5mm,用传统单一的主天线要想实现低频从704MHz~960MHz的覆盖几乎不可能，采用单一主天线的设计效率请参见图4。在不改变所述主天线设计的前提下，通过本发明的在主天线的基础上，增设一频段和负载可变的寄生天线，且如图3所示本实施例中所述寄生天线的尺寸为：长a=1.5mm;宽b=35mm,，且与所述主诸天的间距c=3mm， 同时增设一SPDT（单刀双掷）的寄生天线开关10，以及两路对应的第二匹配电路（其中，所述两路第二匹配电路分别是，匹配一为0Ω，即短接电路，匹配二 为连接有22nH电感的电路）后，所述手机主天线的效率请参见图4。其中，所述寄生天线开关10逻辑配置如表一所示：
表一：
Figure 201210522150X100002DEST_PATH_IMAGE001
请再次参照图4， 对比本发明和传统单一主天线的设计，传统单一天线的设计在704MHz~746MHz效率只有10%~30%，无法符合手机天线性能要求。本发明的宽频手机天线工作在LTE Band 17频段时使其中的寄生天线连接到匹配一，在GSM850、900，WCDMA Band5，LTE Band5频段时使其中的寄生天线连接到匹配二，则可保证手机天线在所有低频频段上的效率都高于40%，且多数频段高于50%，并且在GSM1800、1900，WCDMA Band1、2，LTE Band2、4频段，使其中的寄生天线连接到匹配一或者匹配二均有较高的天线效率，因此，本发明所述的宽频手机天线在所有工作频段内都能够符合对手机天线性能的要求。
较佳的，为证明本发明所述宽频手机天线的实际作用，本实例中的所述宽频手机天线，在所述主天线调试完以后才调试所述寄生天线。实际项目调试中，主天线和寄生天线也可以一起调试，反复测试效果，以达到最佳天线性能。
以上实施例利用寄生天线实现了手机天线的低频带宽的拓展（700~960MHz），同理，本发明所述的宽频手机天线同样适用于高频带宽的拓展（适用于LTE1700~2600MHZ，甚至更高），且由于波长较短，高频更容易实现。其实现的原理与低频时的原理相同，在此不作赘述。
基于上述实施例，本发明还提供了一种手机，其采用了上述实施例所述的带寄生天线的宽频手机天线。
综上所述，本发明所提供的一带有寄生天线的宽频手机天线及手机，在原手机主天线以及有限空间的基础上增加了一寄生天线，同时通过一寄生天线开关使所述寄生天线在不同的匹配电路间进行切换以使所述寄生天线具有不同的负载特性，进而影响原手机主天线谐振频率，使其能够工作在不同状态以满足不同工作频段的需求，达到了间接拓展了手机主天线工作带宽的效果。另外通过本发明还使手机天线性能得到明显的改善，且其设计简单，实现成本较低，非常适合于在目前阶段整合了LTE、3G、2G的多频段手机中推广应用。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种带寄生天线的宽频手机天线，包括主天线及其匹配电路，以及与所述主天线及其匹配电路连接的第一天线开关，所述第一天线开关还与手机基带芯片和手机主板连接，用于进行所述主天线的频段切换，其特征在于，还包括一寄生天线、至少两个第二匹配电路，以及与所述寄生天线、及所述第二匹配电路连接的第二天线开关，所述第二天线开关还与手机基带芯片连接；其中，
所述寄生天线设置在所述主天线的一侧，用于通过其与所述主天线的耦合改变主天线的谐振频率；
所述第二天线开关由手机基带芯片控制，与所述第一天线开关工作在相同频段，用于使所述寄生天线在所述第二匹配电路之间切换；
所述第一天线开关为主天线开关，所述第二天线开关为寄生天线开关。
2.根据权利要求1所述的带寄生天线的宽频手机天线，其特征在于，所述第二匹配电路的一端接地。
3.根据权利要求2所述的带寄生天线的宽频手机天线，其特征在于，所述第二天线开关的掷数大于等于所述第二匹配电路的数量。
4.根据权利要求2所述的带寄生天线的宽频手机天线，其特征在于，所述寄生天线设置在主天线支架上，与主天线共用支架。
5.根据权利要求2所述的带寄生天线的宽频手机天线，其特征在于，所述寄生天线以印刷的方式设置在手机主PCB板上。
6.根据权利要求4所述的带寄生天线的宽频手机天线，其特征在于，所述寄生天线可为FPC天线、金属冲压天线、或激光直接成型天线。
7.根据权利要求1所述的带寄生天线的宽频手机天线，其特征在于，所述第二天线开关设置在手机主板的射频电路上。
8.根据权利要求1所述的带寄生天线的宽频手机天线，其特征在于，包含两个所述第二匹配电路。
9.一种宽频手机，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的带寄生天线的宽频手机天线。
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